七大排序-------直接插入排序、希尔排序、选择排序、堆排序、冒泡排序、快速排序、 归并排序
（博客中有每个分开的详细讲解~~~）
点击链接，即可跳转白话详解，利用图，进行原理详解。
排序算法：
- 插入排序
直接插入排序：https://blog.csdn.net/qq_42659468/article/details/96838302
希尔排序：https://blog.csdn.net/qq_42659468/article/details/96841390
- 选择排序
选择排序：https://blog.csdn.net/qq_42659468/article/details/96844964
堆排序：https://blog.csdn.net/qq_42659468/article/details/96910002
- 交换排序
冒泡排序：https://blog.csdn.net/qq_42659468/article/details/96838154
快速排序：https://blog.csdn.net/qq_42659468/article/details/96916692
- 归并排序
归并排序：https://blog.csdn.net/qq_42659468/article/details/96994399
插入排序：
打扑克
//直接插排 ￥
//时间复杂度---O(n^2) 最坏O(n^2) 平均O(n^2) 最好O(n)
//空间O(1)
//稳定性---稳定
void InsertSort(int array[], int size)
{
for (int i = 1; i < size; i++)
{
int j;
int k = array[i];
//为array[i]找位置
for (j = i-1; j >= 0; j--)
{
if (array[j] <= k) // 1 2 3 //array[j]>=k 是逆序 3 2 1
{
break;
}
else
{
array[j + 1] = array[j];
}
}
array[j + 1] = k;
}
}希尔排序:
//希尔排序（缩小增量排序） 大间隔 》小 》1 》停止
//时间复杂度---O(n^1.3-n^2) 空间复杂度O(1)
//稳定性：不稳定
//最好的gap(间隔) 是 gap / 3 + 1;
int gap = size;
gap = gap / 3 + 1;
void InsertSortWithGap(int array[], int size,int gap)
{
for (int i = gap; i < size; i++)
{
int j;
int k = array[i];
//为array[i]找位置
for (j = i - gap; j >= 0; j-=gap)
{
if (array[j] <= k) // 1 2 3 //array[j]>=k 是逆序 3 2 1
{
break;
}
else
{
array[j + gap] = array[j];
}
}
array[j + gap] = k;
}
}
直接选择排序:
//直接选择排序
//每次选最小的数
//时间复杂度O(n^2)
//稳定：不稳定
void SelectSort(int array[], int size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
int min = i; //最小下标
for (int j = i+1; j < size-i; j++)
{
if (array[j] < array[min])
min = j;
}
//交换最小的数到合适的位置上去
Swap(array + min, array + i);
}
}交换函数：
void Swap(int* a, int* b) //交换函数
{
int t = *a;
*a = *b;
*b = t;
}（进化版）直接选择排序:
//进化版
//一次找到最大最小的
//时间复杂度O(n^2)
void SelectSortOP(int array[], int size)
{
int minSpace = 0; //用来放找的的最小数的下标
int maxSpace = size - 1; //用来方找到最大数的小标
while (minSpace < maxSpace)
{
int min = minSpace;//假设最小的数在小标minSpace
int max = maxSpace;//假设最大的数在小标maxSpace
for (int i = minSpace+1; i <= maxSpace; i++)
{
if (array[i] < array[min])
i = min;
if (array[i]>array[max])
max = i;
}
Swap(array + min, array + minSpace);
if (minSpace == max)
{
max = min;
}
Swap(array + max, array + maxSpace);
minSpace++;
maxSpace--;
}
}冒泡排序：
//冒泡排序
//时间复杂度---最好O(n),最坏，平均O(n^2) 稳定
void BubbleSort(int array[], int size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
for (int j = 0; j < size - 1 - i; j++)
{
if (array[j]>array[j + 1])
{
int t = array[j];
array[j] = array[j + 1];
array[j + 1] = t;
}
}
}
}
堆排序（核心的向下调整）：
//堆排序
//不稳定
//时间复杂度 n*logn
//空间 O(1)
void HeapSort(int array[],int size)
{
//建大堆
Creatheap;
for (int i = 0; i < size-1; i++)
{
Swap(&array[0], array + size - 1 - i);
//向下调整，把堆结构调整正确状态
AdjustDown(array, size-1- i,0);
}
}
void AdjustDown(int array[], int size, int root) //向下调整
{
while (1)
{
//判断root是否是叶子节点
//因为堆是完全二叉树 ，没有左孩子一定没有有孩子
//堆是顺序存储，找到左孩子的下标，如果左孩子下标越界，则没有左孩子
int left = 2 * root + 1;
if (left >= size) //不要漏掉等于
{
//是叶子结点
return;
}
//找到左右孩子中最小的一个
//这里一定有左孩子，判断是否有右孩子
int right = 2 * root + 2;
int min = left;
if (right < size //有右孩子
&&array[right] < array[left]) //右孩子值小于左孩子
//&& array[right] > array[left]) //大堆
{
min = right;
}
//比较array[min] array[root]
if (array[min] <= array[root])
//if (array[min] >= array[root]) //大堆
{
return;
}
//交换
int t = array[root];
array[min] = array[root];
array[min] = t;
//继续向下调整，以min作为结点
AdjustDown(array, size, min);
}
}快速排序（核心是partion）：
1.选择一个基准值
具体方法：
1.选择区间最右边的array[right]
2.三数取中
mid=(left+right)/2
array[left]、array[mid]、array[right]
选择大小事中间的一个数作为基准值
选择基准值之后，还是把基准值交换到最右侧/左侧 再Pariton
3.随机方法
2.遍历整个区间，做一些数据交换，达到效果
比基准值小的数放到基准值左侧
比基准值大的数放到基准值右侧
3.分治算法
把一个问题变成两个同样的小问题
[left right]
-->
[left div - 1] [ div+1 right ]
4.分治算法用递归(或者非递归)
终止条件
两个条件：分出来的小区间没有数 分出的区间size==0
分出来的小区间有序（什么情况有序？就是区间的size=1）
//hover法
int Parition_1(int array[], int left, int right)//left right 是数组的下标
{
int begin = left;
int end = right;
//基准值是array[right]
while (begin < end)
{ //优先走左边
while (begin < end&&array[begin] <= array[right])
{
begin++;
}
//卡住了
//走右边
while (begin < end&&array[end] >= array[right])
{
end++;
}
//右边也卡住了
//交换当前的值
Swap(array + begin, array + end);
}
//区间被分成小，大，基准
Swap(array + begin, array + right);
//返回当前基准值
return array[right];
}
三种方式：hover法 挖坑法 前后下标
hover法:
//hover法
int Parition_1(int array[], int left, int right)//left right 是数组的下标
{
int begin = left;
int end = right;
//基准值是array[right]
while (begin < end)
{ //优先走左边
while (begin < end&&array[begin] <= array[right])
{
begin++;
}
//卡住了
//走右边
while (begin < end&&array[end] >= array[right])
{
end++;
}
//右边也卡住了
//交换当前的值
Swap(array + begin, array + end);
}
//区间被分成小，大，基准
Swap(array + begin, array + right);
//返回当前基准值
return array[right];
}
挖坑法:
//挖坑法
//时间复杂度 O(1)
int Hole(int array[], int left, int right) {
//left right 是数组的下标
int begin = left;
int end = right;
int hole = array[right]; //基准值
while (begin < end) { //优先走左边
while (begin < end&&array[begin] <= hole) {
begin++;
}
//卡住了,填坑
array[end] = array[begin];
//走右边
while (begin < end&&array[end] >= hole) {
end++;
}
//右边也卡住了
array[begin] = array[end];
}
//区间被分成小，大，基准
Swap(array + begin, &hole);
//返回当前基准值
return hole;
}前后下标:
//前后下标
int Parition_3(int array[], int left, int right)//left right 是数组的下标
{
int i = left;
int d = left;
while (i!=right)
{ //i先走
while (array[i]>=array[right])
{
i++;
}
//交换array[i],array[d]
Swap(array + d, array+i);
i++;
d++;
}
Swap(array + d, array + i);
//返回当前基准值
return array[right];
/*
//for循环的
for (int i = left; i < right; i++)
{
if (array[i] < array[right])
{
Swap(array + d, array + i);
d++;
}
}
Swap(array + d, array + i);
//返回当前基准值
return array[right];
*/
}
快排：
//空间复杂度 log n --- n
//递归调用的深度 （二叉树的高度）
void __QuickSort(int array[], int left,int right)
{ //基本以右边为基准
//终止条件 size==1 || size ==0
//left==right 剩余一个数
//left>right 区间内没有数
if (left == right)
{
return;
}
if (left == right)
{
return;
}
/*
选三个数取中
int pivot_index = PickMid(array, left, right);
Swap(array + pivot_index, array + right);
*/
// 基准值所在下标
int div; // 比基准值小的数放到基准值左侧 比基准值大的数放到基准值右侧
div = Parition_1( array, left, right); //遍历array[left,right]，把小的放左，大的放右边
//类似二叉树的前序遍历
__QuickSort(array, left, div - 1); //分治算法
__QuickSort(array, div + 1, right);
}三数取中：
//三数取中方法，返回合适的下标
int PickMid(int array[], int left, int right)
{
int mid = (left + right) / 2;
if (array[left] > array[right] && array[left] > array[mid])
{
if (array[mid] > array[right])
{
return mid;
}
else
{
return right;
}
}
else if(array[mid] > array[right])
{
if (array[left] > array[right])
{
return left;
}
else
{
return right;
}
}
else
if (array[mid] > array[left])
{
return mid;
}
else
{
return left;
}
}
}
快排非递归写法：
#include
//快排非递归写法：体现在大的步骤，需要用栈实现
void __QuickSortNor(int array[], int left, int right)
{
std::stack s;
s.push(right);
s.push(left);
int _left;
int _right;
while (!s.empty())
{
_left = s.top;
s.pop;
_right = s.top;
s.pop;
if (_left >= _right)
{
continue;
}
}
int d = Parition_2(array, _left, _right);
//d + 1 right
s.push(right);
s.push(d + 1);
//_left d-1
s.push(d - 1);
s.push(_left);
} 归并排序（合并排序）：
时间复杂度 最好|平均|最坏 O(n*log(n))
空间复杂度 O(n)
稳定
外部排序（可以对硬盘上的数据进行归并）
递归：
假设两个数组有序，分治算法进行排序，合并
区间事左闭右开 array[left,mid) array[mid,right)
非递归：
先 1 vs 1---> 2 vs 2 --> 4 vs 4....
void __MergeSort(int array[], int left, int right,int* extra)
{
if (right == left + 1)
{
//剩余一个数，有序
return;
}
if (left >= right)
{
//区间没有数
return;
}
int mid = left + (right - left) / 2;
//区间分成左右两个小区间
//[left,mid)
//[mid,right)
//先把两个小区间进行排序，分治算法，递归解决
__MergeSort(array, left, mid,extra);
__MergeSort(array, mid, right,extra);
//左右小区间已经有序
//合并有序数组
Merge(array, left, mid, right,extra);
}
合并有序数组：
//合并有序数组
//array[left,mid)
//array[mid,right)
//时间复杂度 O(n)
//空间复杂度 O(n)
void Merge(int array[], int left,int mid, int right,int* extra)
{
//需要一个额外的空间去实现
int size = right-left;
//int* extra = (int*)malloc(sizeof(int)* size);
int left_index = left;
int right_index = mid;
int extra_index = 0;
while (left_index < mid&&right_index < right)
{
if (array[left_index] <= array[right_index])
{
extra[extra_index] = array[left_index];
left_index++;
}
else
{
extra[extra_index] = array[right_index];
right_index++;
}
extra_index++;
}
while (left_index < mid)
{
extra[extra_index++]=array[left_index];
}
while (right_index < mid)
{
extra[extra_index++] = array[right_index];
}
for (int i = 0; i < size; i++)
{
array[left + i] = extra_index[i];
}
//free(extra);
}供用一份空间 提高效率：
//供用一份空间 提高效率
void MergeSort(int array[],int size)
{
int* extra = (int*)malloc(sizeof(int)* size);
__MergeSort(array, 0, size, extra);
free(extra);
}合并排序（非递归）：
//合并排序 非递归写法
void MergeSortNor(int array[], int size)
{
int* extra = (int*)malloc(sizeof(int)* size);
for (int i = 1; i < size;i*=2)
{
for (int j = 0; j < size; j +=2i)
{
int left = j;
int mid = left + i;
if (mid >= size)
continue;
int right = mid + i;
if (right >= size)
right=size;
Merge(array, left, right, extra);
}
}
free(extra);
}